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扬声器基础知识
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你可能喜欢高音扬声器是什么东东？有什么作用呢？还有一个疑问，都有什么结构吖？_百度知道音响的电位器起什么作用？_百度知道典型的蜂窝式平面振膜平板扬声器的结构图，与锥形扬声器不同之处是小口径的音圈通过一只锥形喇叭间接地推动平面振膜，采用这种驱动方式可以使用较小的音圈和磁体，这种驱动方式结构简单，但扬声器的技术性能和辐射效率却受到一定程度的影响。因此，有些平面振膜扬声器采用大音圈大磁体的节驱动方式；也有一些平面振膜扬声器采用4个音剧同时驱动一块平面振膜的驱动方式，但这些驱动方式对音圈和磁路系统提出了更高的要求。
由于平面振膜具有良好的刚性，消除了锥盆的分割振动和锥盆固有的前室效应，整个平面振膜在有效频率范围内完全处于活塞振动状态，从而使平板扬声器的频率响应变得宽而平坦，扬声器的谐波失真也得到改善。
４．球顶扬声器
（1）球顶扬声器的特点
传统的锥形扬声器具有结构简单和能量转换效率较高的特点，然而，由于结构上的原因，这种扬声器的指向性指标往往不尽人意，随着音响技术不断成熟和发展，在越来越多的Hi-Fi音响系统中人们开始使用球顶扬声器。球顶扬声器与锥形扬声器的结构有些不同，它们之间的最大差别是振膜形式的不同，锥形扬声器使用一种呈圆锥形的锥盆，而球顶扬声器则使用一种近似呈半球形的振膜，使用球顶形振膜既有利于改善扬声器的指向性，也有利于提高振膜的强度。球顶扬声器的振膜一般用刚性好、质量轻的金属或非金属材料制成，振膜口径也设计得较小，小口径的振膜具有比传统锥盆小得多的质量、质量轻的振膜对高频信号重放非常有利。球顶扬声器和锥形扬声器的男一个差别是振膜的支撑方式不同，球顶扬声器的振膜仅靠振膜周围的折环支撑，这就使球顶扬声器的振膜在频率较低时会出现横向振动，导致一些不必要的失真。球顶扬声器的缺点是这种扬声器的能量转换效率较低，但它的最大优点就是中高频响应优异并具有较宽的指向性，除此以外，它还具有瞬态特性好、失真小和音质较好的优点。
（2）球顶扬声器的结构
球顶扬声器也是一种直接辐射式扬声器，它的一般结构如图1-7所示。我们从图中可以看出，球顶扬声器的折环、音圈和磁路系统的结构与锥形扬声器相同，但它的振膜与锥形扬声器不同。顾名思义，球顶扬声器的振膜一般都设计成半球顶型，以增加振膜的强度。为了适合重放中频和高频信号，球顶扬声器的振膜通常用刚性好，质量轻的材料制成，振膜的口径一般也较小。此外，球顶扬声器通常都具有一个后腔。球顶中频扬声器和球顶高频扬声器的结构基本上相同，唯一不同是球顶中频扬声器具有一个较大的后腔。我们知道高频扬声器的谐振频率一般都较高，这时扬声器T铁和振膜之间的空腔已能满足它的谐振频率要求；球顶中频扬声器的谐振频率较低，这就要求球顶中频扬声器的振膜后侧具有一个较大的空间，由于这个原因，球顶中频扬声器的极芯通常都设计有一个通孔，并在球顶中频扬声器的下夹板后侧装有一个密封的后腔罩，以便在后腔罩与下夹板之间形成一个较大容积的空腔，空腔内通常还充填一些吸材料。
球顶扬声器根据其振膜的软硬程度可分为软球顶场声器和硬球顶场声器两种。目前，软球顶扬声器的振膜大多用聚酯、聚碳酸酯、丝绢或经酚醛树脂浸渍的棉布加热成型，硬球顶扬声器的振膜则大多用铝箔、钛箔或镀箔冲压成型，铍质振膜的瞬态响应好、失真小，但这种村料很脆，很难加工成型；钛质振膜的电声特性比镀质振膜稍差，但它比较容易加工成型，目前在国内使用较多；铝振膜最容易加工成型，它的价格也便宜，但电声性挠相比之下较差，虽然达
两种扬声器都具有较宽的频率重放范围和均匀的频率响应，但由于振膜材料的不同，它们的音色也因此而略有差异。软球顶扬声器的音色通常显得细腻柔和，而硬球顶扬声器的音色则给人一种轮廓清楚的感觉。
这里值得一提的是球顶扬声器的音圈。我们知道，扬声器振动系统的质量对扬声器的频率响应有很大的影响。在高频扬声器中，为了获得更好的高频重放上限，我们要求高频扬声器的振动系统在保证刚性的前提下具有尽可能小的质量，市场上的一些Hi-Fi用球顶高频扬声器的音圈大多用新颖的铜包铝线绕制而成。铝具有比铜更小的比重，使用铜包铝线音圈绕组可以减轻音圈的质量，这对改善高频扬声器的频响指标十分有利。根据电流的集肤效应，高频扬声器音圈中的大部分电流都在音圈绕组导线的表层流过，由于铜具有比铝更小的电阻率，铜包铝线音圈的损耗几乎与铜漆包线绕组音圈相同；此外，铜具有良好的可焊性，使用铜包铝线可以方便地将音圈与编织线连接，克服了铝漆包线焊接不易的弱点。
５．号筒扬声器
（1）号筒式扬声器的特点
上面我们介绍的锥形扬声器、平板扬声器和球顶扬声器都是由振膜直接向周围的空气介质辐射声波，属于直接辐射式扬声器。由于直接辐射式扬声器中振膜产生的声波在离开振膜后迅速向周围空间发散。声压的幅度随声波的传播迅速减弱，因此，在扬声器的振膜附近无法得到很高的声压，这是造成直接辐射式扬声器效率低的主要原因。要提高扬声器的效率，就必须设法延缓声波离开振膜后的衰减速度。号筒式扬声器就是根据这个原理设计制成的。号筒式扬声器的工作方式与上述三种扬声器不同，它的振膜通过一个号筒向周围空间辐射声波。我们在日常生活中都有这种经验，当我们需要向远方的人喊话时常常将双手合拢后放在嘴边，这样可以使声音集中，使它能沿着某一方向传播得更远。这肘我们的嘴就好比是驱动器，两只合拢围起来的手就起到了号筒的作用，号筒扬声器根据号筒口的形状可分为圆形、方形和矩形三种，圆形和方形号筒口的扬声器具有相同的水平指向性和垂直指向性。矩形号筒扬声器在平行于长边的平面内具有较尖锐的指向性，在平行于短边的平面内具有较宽的指向性。号筒式扬声器的优点是它的阻抗特性随频率变化不大，具有良好的中高频特性和较高的电声转换效率；且号筒式扬声器在整个工作频率范围内具有比较尖锐的指向性，受频率变化的影响也较小。号筒式扬声器的缺点是工作频带比较窄，低频端的频率失真较大。由于具有上述优点，号筒式高频扬声器在Hi-Fi音响系统中还是得到广泛的应用。
（1）号筒式扬声器的结构
号筒式扬声器由驱动器和号筒两部分组成。驱动器在原理上是一种将电能转换成机械能的能量转换器，它的振膜与号筒的喉部相联。为了增加驱动器振膜的刚性，使它能很好地与号筒连接、号筒扬声器大多采用球顶形振膜。振膜通常用铝合金、钛合盒或经树脂浸渍处理的布基材料压制成型，并且大多和振膜周围的折环制成一体。号筒是一根截面积逐渐变化的声管，号筒上管径小的一端叫喉口，管径大的一端叫出声口。号筒的作用是改变振膜的声负载，使振膜和空气负载能很好地匹配。它的另一个作用是用来调节扬声器的指向性。为了获得最有效的声辐射，号筒喉口部分截面的扩展比较缓慢，这样可以防止声波离开振膜后声压骤然降低，号筒出声口的截面通常都较大，防止声波反射回号筒。根据声管截面积变化规律的不同-号筒可分为指数型、双曲线型和抛物线型等几种，其中以指数型号筒使用最为广泛，这些不同型式的号
筒扬声器的高频辐射特性没有太大的差别，但在低频辐射特性上却存在明显的差异。图1-8是一种号筒式扬声器的结构示意图。驱动器和号筒喉部之间有一个很小的空间，称为气室。当振膜直径较大时，从振膜中心发出的声波与从振膜周围发出的声波传播到号筒喉部时两者的相位会出现差异，使重放频段受到限制。为了消除这种相位干涉，气室中部设计有一个特殊的喉寒。音频电流通过音圈时推动振膜振动，对位于振膜和号筒喉部间的气室产生作用。号筒喉部的截面积通常都小于振膜截面积，因此，当被振膜驱动的空气进入截面积比振膜小的号筒喉部时，造成喉部的空气流速增大，这种情况我们称之为速度转换。振膜辐射出的声波绛过号筒喉部时受到压缩，会使振膜的负载声阻抗增大。通常我们将振膜的声阻抗设计得与振膜本身的力阻抗相近，使它们达到阻抗匹配，由于号筒的截面积按不同的变化规律缓慢增大，声波在号筒内近是呈平面波均匀向外扩散，号筒出声口的声波与振膜共同振动，从而使号筒扬声器能更有效的辐射声波。
６． 带式扬声器
（1）带式扬声器的特点
带式扬声器与其它扬声器具有很多的特点，首先，由于采用了特殊的偶极磁路结构，带式振膜后侧的声波也能自由向外辐射，从而使带式扬声器具有相当宽的指向性。由于印刷音圈直接作用在整个带式振膜上，音圈与振膜之间直接耦合，扬声器工作是音乐节目中的各种细节均能真实地再现出来，不会出现动态压缩。再次，由于振膜的质量很轻，而且始终作同向振动，大大减小了扬声器的相位失真，真就使整个扬声器在频率很高仍能保持平坦的频率响应。带式扬声器的这些优点使它在Hi-Fi音箱中得到了广泛的应用。
（2）带式扬声器的结构
带式扬声器是一种新型的扬声器。虽然它仍属于电动式扬声器的一种，但它的振动系统与前面介绍的几种扬声器的振动系统完全不同。在前面介绍的锥形扬声器、平板扬声器、球顶扬声器和号角扬声器中，尽管它们的结构不同，但它都有独立的音圈和振膜，即音圈在磁气隙中的垂直振动通过不同形式的振膜转变成空气的疏密变化，形成我们听到的各种声音。在这些传统的扬声器中，当音圈接收到某一瞬间的电信号引起锥盆或振膜的反应时，由于这些扬声器锥盆或振膜的面积较大，而音圈只是与锥盆或振膜中心部位的很小一部分连接，音圈产生的驱动力首先传递到锥盆或振膜的中心，然后再逐渐向整个锥盆或振膜的其它部位传递，这种力的传递必然需要一定的时间，因此，在某一瞬间锥盆或振膜各部位的受力就会不均匀，不可能在同一瞬间随音圈的驱动力快速反应，从而引起锥盆和振膜的扭曲变形，使扬声器重放出来的声音变得浑浊。图l-9是带式扬声器的结构示意图，这种带式扬声器的磁路由相互平行的条形磁体以及多孔导磁极板组成，每两根条形磁体之间形成一个磁气隙，磁气隙里放置了一种用铝箔等导电材料制成的带子。带式扬声器为了彻底消除锥盆或振膜在传递音圈驱动力时引起的扭曲变形，利用光刻技术直接在金属带的表面生成具有一定阻抗值的印刷音圈，使带式扬声器中的金属带同时起到扬声器音固和振膜的作用。当音频电流通过印刷音圈时产生的交变磁场与磁气隙中的恒磁场相互作用，使金属带在磁气隙中上下振动。由于印刷音圈均匀地分布在整个金属带表面，产生的驱动力均匀地分布在整个振膜，从而保证整条金属带同步振动，辐射出声波。
（三）扬声器单元主要技术参数
我们前面已经讲过，音箱是整套音响系统的终端设备，它负责将音频电信导还原成声信号。
扬声器单元是音箱的心脏，音箱的性能指标在很大程度上取决于扬声器单元质量的好坏。扬声器单元的各项技术参数从各个侧面反映了该扬声器的特性，综合这些技术参数就可以使我们能够较全面地了解扬声器单元的性能。在动手设计制作音箱前，应尽量全面地掌握所用扬声器单元的各项技术参数，可以使我们充分发挥每一种扬声器单元的个性，扬长避短，合理地进行箱体设计，要全面反映扬声器单元的质量好坏需要了解许多技术参数。在业余条件下，全面测量所用扬声器单元的每一项技术指标既是不现实的，也是没有必要的。我们只需对其中的几项主要技术参数进行测试，并以此作为设计和制作音箱的依据，就可以避免没计中的盲目性，设计出既满足一定的技术性能指标又具有鲜明个性的音箱。
扬声器单元和音箱各项技术参数的测试一般都在消声室内用专门的B＆K测试仪器进行。近年来B＆K公司开发出一系列新颖的音频测试仪器。用这些音频测试仪器可以在非消声室条件下直接测得扬声器单元或音箱的频响曲线、灵敏度、失真度等一系列技术指标，如B＆K2012音频分析仪可以用时选响应(TSR)，稳态响应(SSR)和傅立叶频谱分析(FFT)三种方式对扬声器的各项性能指标进行综合测试和分析。随着数字技术的飞速发展，数字技术在扬声器测试中得到越来越广泛的应用，数字测量技术和传统的模拟测量技术相互结合，使扬声器的测试工作变得更为简单、方便，许多技术参数通过一次测试即可获得。国内外一些专业软件开发公司已成功地开发出不少扬声器测试软件，如美国的LMS，德国的DAAS扬声器测试系统，以及我国北京新基业电子技术开发公司的DSP/C25电声测试工作站等，在386以上的计算机中安装这些软件，即可在普通声学环境下对扬声器单元或音箱的各项技术参数进行迅速、准确的测试，给扬声器生产厂家和音响爱好者带来了很大的方便。
虽然目前国内大部分音响爱好者还不具备使用某些专门测试仪器对所用的扬声器单元或音箱进行测试的条件，但随着计算机的迅速普及，这个问题将很快得到解决。在设计制作音箱前对扬声器单元进行综合测试，无疑会给工作带来极大的方便。这里对扬声器单元的一些主要技术参数以及其中的某些测试方法作一些简单的介绍，使大家对这些技术参数的物理意义有一定的感性认识。
１．扬声器单元的阻抗
扬声器单元的阻抗z可定义为馈送到扬声器两端的音频信号电压U和流经扬声器音圈的电流I之比。即：
扬声器单元的阻抗通常用它的阻抗特性和额定阻抗来表示，阻抗特性和额定阻抗是两个完全不同的概念。
（1）扬声器单元的阻抗特性
我们知道，扬声器音圈是一个用漆包线在圆筒状骨架上绕制而成的线圈。它除了具有一定的直流电阻以外还具有一定的电感。当音频信号输入扬声器时扬声器的音圈即在磁气隙中上下振动，由于音圈电感的作用，这时在音圈中会感应出一个与音频输入信号反向的感应电压，这个与音频输入信号反向的感应电压会削弱音圈中的电流，从而使音圈的阻抗增大，随着音频信号频率的上升这种效应会越来越大，这就使扬声器音圈的阻抗随音频信号频率的上升而增大。扬声器单元的阻抗随信号频率而变化的规律称为扬声器单元的阻抗特性。一条完整的扬声器单元的阻抗特性由音圈的直流电阻、音圈的感抗以及音圈在磁气隙间上下运动时所产生的感应电